Наследование в ООП

Гибкость объектно-ориентированного программирования проявляется в наследовании. Так называют возможность на основе существующих классов создавать классы-наследники, изменяя свойства и методы родительских классов, и добавляя новые.

Наследование организует иерархическую структуру проекта. Разработчик определяет классу-родителю основные свойства и методы, к которым можно обращаться в объектах любого из дочерних классов.

Синтаксис наследования в Python выглядит так:

Скопировать кодPYTHON
# у класса может быть несколько родительских классов
class <Имя нового_класса>(<Имя класса-родителя 1>, <Имя класса-родителя 2>, ...): 
    <тело класса>

Пример:

Скопировать кодPYTHON
class User:
    def __init__(self, name, phone):
        self.name = name
        self.phone = phone

    def show(self):
        print(f'{self.name} ({self.phone})')


# объявляем класс Friend, дочерний по отношению к классу User
class Friend(User):
    def show(self):
        print(f'Имя: {self.name} || Телефон: {self.phone}')


# создаём объекты User и Friend
father = User('Дюма-отец', '+33 3 23 96 23 30')
son = Friend('Дюма-сын', '+33 3 23 96 23 30')

Класс User — родительский для класса Friend. Все свойства и методы родительского класса наследуются: в объектах класса Friend мы можем обращаться к свойствам name и phone, а также вызывать метод show().

Но в классе Friend метод show сработает иначе, чем в классе User: этот метод был переопределён, описан заново, и данные на экран выведутся в другом формате.

Скопировать кодPYTHON
# вызываем метод show() класса User (родительского)
father.show()
# результат: 
# Дюма-отец (+33 3 23 96 23 30)

# вызываем метод show() класса Friend (дочернего)
son.show() 
# результат выглядит иначе, чем у объекта User: 
# Имя: Дюма-сын || Телефон: +33 3 23 96 23 30

Отношения между двумя этими классами принято описывать так:

User является родительским классом для Friend;
Friend является дочерним классом для User, или Friend наследуется от User.

Предположим, в объектах класса Friend вы хотите сохранять не только имя и телефон, но и адрес. Значит, при создании экземпляра класса Friend нужно передавать параметр address. Но конструктор родительского класса принимает только name и phone.

В этом случае поможет переопределение родительского конструктора, функции __init__.

Скопировать кодPYTHON
class User:
    def __init__(self, name, phone):
        self.name = name
        self.phone = phone

    def show(self):
        print(f'{self.name} ({self.phone})')


# наследуем класс Friend от User
class Friend(User):
    # Пишем конструктор класса-наследника,
    # чтобы он принимал все нужные параметры
    def __init__(self, name, phone, address):
        # наследуем функциональность конструктора из класса-родителя
        super().__init__(name, phone)
        # добавляем новую функциональность: свойство address
        self.address = address

    # полностью переопределяем родительский метод show()
    def show(self):
        print(f'Имя: {self.name} || '
              f'Телефон: {self.phone} || '
              f'Адрес: {self.address}')

При создании экземпляра класса Friend будет вызван конструктор класса __init__.

Первым делом в нём вызывается функция super(), в неё передаются значения name и phone. При этом происходит вызов конструктора родительского класса и его функциональность сохраняется в классе-наследнике.

Так можно вызвать не только конструктор, но и любой другой метод родительского класса, ведь конструктор — это тоже метод класса, хоть и немного особенный.

После вызова super() сохраняем значение address в свойство self.address.

Теперь мы можем одинаково обращаться к любому из трех полей, как к унаследованным, так и к добавленному. Например, в методе show() мы можем напечатать адрес друга.

Если в дочернем классе вы хотите сохранить функциональность класса-родителя, то в дочернем классе нужно вызвать функцию super(), как в примере с конструктором.

Если же вы хотите полностью изменить поведение конструктора класса или иного метода, то вызывать super() нет необходимости, в этом случае нужно полностью написать конструктор дочернего класса.

Именно это мы и сделали в примере, но не для конструктора, а для метода show(): мы перезаписали его полностью.

Важные термины

На собеседованиях или при чтении научной литературы потребуется знать основные термины теории ООП.

Интерфейс класса — это функциональная часть класса, через которую происходит взаимодействие с самим классом или с экземпляром этого класса.

Описывая класс, разработчик одновременно создает интерфейс для обращения к этому классу и к его экземплярам. Для класса User интерфейсом будут те части класса или объекта, с которыми может взаимодействовать другой код:

Скопировать кодPYTHON
class Bird:
    #  Это конструктор, он вызывается при создании объекта
    def __init__(self, name, size):
        self.name = name
        self.size = size

    def show(self):
        # Вызывается для вывода на экран всех свойств объекта
        # это интерфейс класса, к нему можно обратиться из внешнего кода
        print(f'{self.name} носит одежду размера "{self.size}".')


# Создание объекта
sparrow = Bird('Воробей', 'S')
# Теперь можно воспользоваться его внешним интерфейсом: методом show()
sparrow.show()

# Результат: Воробей носит одежду размера "S".

Наследование — способ описать новый класс на базе существующего. При этом в дочернем классе можно сохранить или переопределить свойства и методы родительского класса.

Механизм наследования прозрачен: если функция или свойство родительского класса ещё раз описаны в дочернем классе, то этот метод или это свойство будут переопределены. А остальные свойства и методы будут работать точно так же, как у класса-родителя.

Скопировать кодPYTHON
class Bird:
    def __init__(self, name, size):
        # Это конструктор, он вызывается при создании объекта
        self.name = name
        self.size = size

    def show(self):
        # Вызывается для вывода на экран всех свойств объекта
        print(f'{self.name} носит одежду размера {self.size}.')


class Parrot(Bird):
    def __init__(self, name, size, sound):
        super().__init__(name, size)
        self.sound = sound

    def show(self):
        # Вызывается для вывода на экран всех свойств объекта
        print(f'{self.name} носит одежду размера {self.size} и {self.sound}.')


# Создание объектов
sparrow = Bird('Воробей', 'S')
ara = Parrot('Попугай ара', 'XL', 'разговаривает')
nymphicus = Parrot('Попугай Корелла', 'S', 'щебечет')

# Теперь можно воспользоваться его внешним интерфейсом: методом show()
sparrow.show()
ara.show()
nymphicus.show()

# Результат:
# Воробей носит одежду размера S.
# Попугай ара носит одежду размера XL и разговаривает.
# Попугай Корелла носит одежду размера S и щебечет.

Инкапсуляция — объединение и скрытие методов и свойств, и предоставление доступа к ним через простой внешний интерфейс.

Даже не имея понятия, как работают методы lower, upper или split объекта типа str, мы из документации знаем о них и можем управлять объектом. Методы «инкапсулированы», а разработчику предоставлен интерфейс для их вызова: string.upper() А класс Parrot инкапсулирует свойства попугая name, size, sound, и его метод show(): совершенно необязательно знать, как они работают, можно просто обратиться к ним и получить результат: ara.show()

Полиморфизм — возможность взаимодействовать с объектами разных типов через одинаковые интерфейсы, обращаться к свойствам и методам, общим для всех объектов.

В примере с птичками от класса Bird наследуются классы Parrot и Predator, а от Predator наследуется класс Egg.

К какому бы наследнику класса Bird мы ни обратились через интерфейсы name или show() — мы получим ответ (или, как минимум, не получим ошибку), потому что мы предусмотрительно реализовали принцип полиморфизма: у всех наследников класса Bird есть эти интерфейсы.

Скопировать кодPYTHON
class Bird:
    def __init__(self, name, size):
        self.name = name
        self.size = size

    def show(self):
        print(f'{self.name} носит одежду размера {self.size}.')


class Parrot(Bird):
    def __init__(self, name, size, sound):
        super().__init__(name, size)
        self.sound = sound

    def show(self):
        print(f'{self.name} носит одежду размера {self.size} и {self.sound}.')


class Predator(Bird):
    def __init__(self, name, size, claws_size):
        super().__init__(name, size)
        self.claws_size = claws_size

    def show(self):
        print(f'{self.name} носит одежду размера {self.size} и '
              f'когти размера {self.claws_size}.')


class Egg(Predator):
    def show(self):
        print(f'Из яйца вылупится птичка {self.name} размера {self.size} с '
              f'когтями размера {self.claws_size}.')

Задача 2 / 3

Запустите код и убедитесь, что на экран выведены данные одного и того же пользователя, но в разных форматах.

Когда будете готовы, нажимайте «Проверить» и «Далее».

Подсказка

Запустите код и убедитесь, что на экран выведены данные одного и того же пользователя, но в разных форматах.

В коде описан класс Point (точка на карте), у него есть свойства — широта и долгота, и метод distance(self, other) — это расстояние между двумя точками в километрах (параметр other должен получить другой объект Point).

Создайте два класса-наследника класса Point:

City(Point, name, population) описывает город, в конструктор передаются координаты города (объект класса Point), его название и численность населения.
Mountain(Point, name, height) описывает гору, в конструктор передаются координаты горы (объект класса Point), её название и высота в метрах.

Ваша задача — вывести на экран расстояние от Москвы до Эвереста.

Подсказка

В конструкторе класса City присвойте значения полям self.name и self.population. Затем вызовите конструктор родительского класса с аргументами «широта» и «долгота»: super().__init__(latitude, longitude)
Конструктор класса Mountain должен принять на вход широту, долготу, название горы и её высоту: def __init__(self, latitude, longitude, name, height):
Опишите метод show() в классе Mountain.

Опишите на ООП взаимодействие студента, ментора, код-ревьюера и куратора.

Все эти люди — люди, поэтому создадим базовый класс Human, со свойством name (у каждого человека должно быть имя) и методом answer_question() для ответов на вопросы.

По умолчанию объект Human будет отвечать на любой вопрос так: «Очень интересный вопрос! Не знаю.»

От класса Human унаследуем классы Student, Mentor, CodeReviewer и Curator.

Student должен уметь задавать вопросы. Реализуйте в классе Student метод ask_question(Human, question). При вызове этот метод должен:

Напечатать на экране вопрос в формате <имя человека, которому задаём вопрос>, <текст вопроса>
Задать вопрос question человеку, объекту класса Human. Имя объекта, которому адресован вопрос, передаётся при вызове метода ask_question().

Объекты классов Mentor, CodeReviewer и Curator должны уметь отвечать на вопросы при вызове метода answer_question(). Задан непредусмотренный вопрос — для него подойдет ответ по умолчанию.

После того, как вы допишете код, ваша программа должна вывести на экран такой текст:

Скопировать код
Марина, мне грустненько, что делать?
Держись, всё получится. Хочешь видео с котиками?

Ира, мне грустненько, что делать?
Отдохни и возвращайся с вопросами по теории.

Евгений, когда каникулы?
Очень интересный вопрос! Не знаю.

Евгений, что не так с моим проектом?
О, вопрос про проект, это я люблю.

Виталя, как устроиться на работу питонистом?
Очень интересный вопрос! Не знаю.

Ира, как устроиться работать питонистом?
Сейчас расскажу.

Подсказка

Чтобы вызвать метод answer_question() у родительского класса, напишите super().answer_question(question)

xxxxxxxxxx
​
# импортируем функции из библиотеки math для рассчёта расстояния
from math import radians, sin, cos, acos
​
​
class Point:
    def __init__(self, latitude, longitude):
        self.latitude = radians(latitude)
        self.longitude = radians(longitude)
​
    # считаем расстояние между двумя точками в км
    def distance(self, other):
        cos_d = sin(self.latitude) * sin(other.latitude) + cos(self.latitude) * cos(other.latitude) * cos(
        self.longitude - other.longitude)
​
        return 6371 * acos(cos_d)
​
​
class City(Point):
    def __init__(self, latitude, longitude, name, population):
        super().__init__(latitude, longitude)
        self.name = name
        self.population = population
​
    def show(self):
        print(f"Город {self.name}, население {self.population} чел.")
​
​
class Mountain(Point):
    def __init__(self, latitude, longitude, name, height):
        super().__init__(latitude, longitude)
        self.name = name

В классах City и Mountain не описан метод distance(), но расстояние всё равно посчиталось. Ведь по сути своей и город и гора — точки на карте, Point. Вот она, польза наследования.

Наследование в ООП

Важные термины

1.Начало

2.Встроенные типы данных

3.Булева алгебра. Условные операторы

4.Последовательности

5.Python «под капотом»

6.Последовательности: продолжение

7.Множества set()

8.Словари

9.Типы данных

10.Создание функций

11.Стандартная библиотека

12.Финальный проект спринта: программный модуль для фитнес-трекера

13.Мотивация и не только

14.Самое необходимое об ООП

15.Знакомство с командной строкой

16.Настройка окружения: VSCode, Git, venv, pytest

17.Аннотации типов

18.Требования к коду

19.Energy Management

20.Финальный проект спринта: калькулятор денег и калорий

1.Python: Основы ООП

2.Создание новых типов данных в Python

3.Наследование в ООП